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1、第第二二章章电磁感应电磁感应学习目标学习目标1.结合生活实际和已学知识结合生活实际和已学知识,知道什么是互感现象和互感电动知道什么是互感现象和互感电动势势,知道互感现象能传递能量知道互感现象能传递能量,了解互感现象在生活生产中的应了解互感现象在生活生产中的应用用,会解释互感现象会解释互感现象.2.通过实验通过实验,知道什么是自感现象和自感电动势知道什么是自感现象和自感电动势,会从法拉第电会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象磁感应定律的视角认识自感现象.知道自感系数的大小与什么知道自感系数的大小与什么因素有关因素有关,会分析自感现象中的能量转化会分析自感现象中的能量转化.4 互感和自感互感和
2、自感知识点一知识点一 互感现象互感现象1.如图所示如图所示,A、B线圈绕在同一个铁芯上线圈绕在同一个铁芯上,当开当开关关S闭合、断开时闭合、断开时,线圈线圈B中是否有感应电流中是否有感应电流?答案答案:开关开关S闭合时闭合时,A中电流从无到有中电流从无到有,磁场从无到有磁场从无到有,穿过穿过B线线圈的磁通量变化圈的磁通量变化,由楞次定律知由楞次定律知,B中产生感应电流中产生感应电流;同理同理,开关开关S断开时断开时,B中也会产生感应电流中也会产生感应电流.2.互感和互感电动势互感和互感电动势.两个相互靠近的线圈两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时,它所产生的它所
3、产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生变化的磁场会在另一个线圈中产生 .这种现象叫作这种现象叫作互感互感,这种感应电动势叫作这种感应电动势叫作 .3.互感现象的应用和危害互感现象的应用和危害.(1)应用应用:利用互感现象可以把利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线由一个线圈传递到另一个线圈圈,变压器就是利用变压器就是利用 制成的制成的.(2)危害危害:互感现象能发生在任何两个相互互感现象能发生在任何两个相互 的电路之间的电路之间.在在电力工程和电子电路中电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路正常工作互感现象有时会影响电路正常工作,这这时要设法时要设法 电路间的互感电路间的互感.感应电
4、动势感应电动势互感电动势互感电动势能量能量互感现象互感现象靠近靠近减小减小知识点二自感现象知识点二自感现象1.自感和自感电动势自感和自感电动势.当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在线圈它所产生的变化的磁场在线圈本身激发本身激发出出 .这种现象称为自感这种现象称为自感,由于自感而产由于自感而产生的感应电动势叫生的感应电动势叫作作 .感应电动势感应电动势自感电动势自感电动势2.城市里的无轨电车在行驶的过程中城市里的无轨电车在行驶的过程中,车身颠簸较严重时车身颠簸较严重时,有可有可能使车顶上的电弓瞬间脱离电网线能使车顶上的电弓瞬间脱离电网线,这时可以看到电火花闪现
5、这时可以看到电火花闪现.电火花产生的原因是什么电火花产生的原因是什么?答案答案:车身颠簸较严重时车身颠簸较严重时,可使电弓瞬间离开电网可使电弓瞬间离开电网.由于自感现由于自感现象象,电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势动势,由于这个电动势较大由于这个电动势较大,电弓与电网之间的空气电离电弓与电网之间的空气电离,产生产生放电现象放电现象.知识点知识点三三自感系数自感系数自感系数自感系数自感自感电感电感亨利亨利H形状形状匝数匝数知识点知识点四四磁场的能量磁场的能量1.自感现象中的磁场能量自感现象中的磁场能量.(1)开关闭合时开关闭合时
6、:线圈中电流从无到有线圈中电流从无到有,磁场从无到有磁场从无到有,电源的能量电源的能量输送给输送给 ,储存在储存在 中中.(2)开关断开时开关断开时:线圈中电流减小但并未立即消失线圈中电流减小但并未立即消失,磁场中的能量释磁场中的能量释放出来转化为电能放出来转化为电能.2.电流的电流的“惯性惯性”.当线圈刚刚接通电源的时候当线圈刚刚接通电源的时候,阻阻碍线圈中电流的增加碍线圈中电流的增加;当电源断开的时候当电源断开的时候,又又阻碍线圈中电流的减小阻碍线圈中电流的减小.线线圈圈的的 ,这个现象越明显这个现象越明显,能能够体现电流的够体现电流的“惯性惯性”.磁场磁场磁场磁场自感电动势自感电动势自感
7、电动势自感电动势自感系数越大自感系数越大线圈线圈小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”).).1.互感现象是一种常见的电磁感应现象互感现象是一种常见的电磁感应现象,它可以发生于绕在同一它可以发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间铁芯上的两个线圈之间.()2.在实际生活中在实际生活中,互感现象都是有害的互感现象都是有害的.()3.电动机等设备中有匝数很多的线圈电动机等设备中有匝数很多的线圈,当电路中的开关断开时当电路中的开关断开时,开开关中的金属片之间可能产生电火花关中的金属片之间可能产生电火花.()4.线圈的自感系数
8、与电流大小无关线圈的自感系数与电流大小无关,与电流的变化率有与电流的变化率有关关.()5.自感电动势一定小于原来电路中的电源电动势自感电动势一定小于原来电路中的电源电动势.()6.不同的线圈不同的线圈,电感大小一般不同电感大小一般不同.()探究一探究一互感现象互感现象问题情境问题情境法拉第发现电磁感应现象的实验中使用的线圈如图甲所示法拉第发现电磁感应现象的实验中使用的线圈如图甲所示,两两个线圈之间并没有用导线连接个线圈之间并没有用导线连接.图乙是实验的示意图图乙是实验的示意图.甲甲乙乙1.当线圈当线圈L1中有电流时中有电流时,另一个线圈另一个线圈L2中是否会产生感应电流中是否会产生感应电流?答
9、案答案:不一定不一定.当线圈当线圈L1中的电流为恒定电流时中的电流为恒定电流时,在其周围空间在其周围空间产生的磁场不变产生的磁场不变,在另一个线圈在另一个线圈L2中就不会产生感应电流中就不会产生感应电流.只有只有当线圈当线圈L1中的电流变化时中的电流变化时,在其周围空间产生变化的磁场在其周围空间产生变化的磁场,另一另一个线圈个线圈L2中才产生感应电流中才产生感应电流.3.线圈线圈L1、L2没有用导线连接没有用导线连接,它们是如何完成能量传递的它们是如何完成能量传递的?答案答案:变化的电流通过变化的电流通过L1产生变化的磁场产生变化的磁场,该过程将电能转化为该过程将电能转化为磁场能储存在磁场中磁
10、场能储存在磁场中;变化的磁场穿过变化的磁场穿过L2,在线圈在线圈L2中发生电磁感中发生电磁感应现象应现象,将磁场能转化为电能将磁场能转化为电能.2.当线圈当线圈L1中的电流变化时中的电流变化时,在另一个线圈在另一个线圈L2中为什么会产生中为什么会产生感应电动势感应电动势?答案答案:当线圈当线圈L1中的电流变化时中的电流变化时,穿过两个线圈的磁通量都会变穿过两个线圈的磁通量都会变化化,在在L2中发生电磁感应现象中发生电磁感应现象,从而产生感应电动势从而产生感应电动势.过程建构过程建构1.互感现象是一种常见的电磁感应现象互感现象是一种常见的电磁感应现象,互感现象满足电磁感互感现象满足电磁感应的一般
11、规律应的一般规律.2.应用应用:互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路.收音收音机的机的“磁性天线磁性天线”、变压器都利用了互感现象、变压器都利用了互感现象.3.防止防止:在电力工程和电子电路中在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的互感现象有时会影响电路的正常工作正常工作,这时要求设法减小电路间的互感这时要求设法减小电路间的互感.【典例【典例1】在同一铁芯上绕着两个线圈】在同一铁芯上绕着两个线圈A、B,单刀双掷开关原单刀双掷开关原来接在点来接在点“1”,现把它从现把它从“1”扳向扳向“2”,如图所示如图所示.在此过在此过程中程中,电阻电阻
12、R上的电流方向上的电流方向()A.先由先由PQ,再由再由QPB.先由先由QP,再由再由PQC.始终由始终由QPD.始终由始终由PQ解析解析:S从从“1”扳开瞬间扳开瞬间,线圈线圈A中减小的电流产生向右减弱的中减小的电流产生向右减弱的磁场磁场,则穿过线圈则穿过线圈B的磁通量向右减小的磁通量向右减小,由楞次定律和安培定则可由楞次定律和安培定则可知知R上电流方向由上电流方向由QP;接触接触“2”的瞬间的瞬间,线圈线圈A中增大的电流中增大的电流产生向左增强的磁场产生向左增强的磁场,则穿过线圈则穿过线圈B的磁通量向左增加的磁通量向左增加,由楞次定由楞次定律和安培定则可知律和安培定则可知,R上电流方向由上
13、电流方向由QP.故正确答案为故正确答案为C.答案答案:C【典例【典例2】(多选多选)下图是一种延时开关的原理图下图是一种延时开关的原理图,当当S1闭合时闭合时,电电磁铁磁铁F将衔铁将衔铁D吸下吸下,C线路接通线路接通;当当S1断开时断开时,由于电磁感应由于电磁感应,D将将延迟一段时间才被释放延迟一段时间才被释放.下列说法正确下列说法正确的的是是()A.由于线圈由于线圈A的电磁感应作用的电磁感应作用,才产生延时释才产生延时释放放D的作用的作用B.由于线圈由于线圈B的电磁感应作用的电磁感应作用,才产生延时释才产生延时释放放D的作用的作用C.如果断开线圈如果断开线圈B的开关的开关S2,那么无延时作用
14、那么无延时作用D.如果断开线圈如果断开线圈B的开关的开关S2,那么延时将变长那么延时将变长解析解析:S2断开时断开时,线圈线圈A中的磁场随开关中的磁场随开关S1的闭合而产生的闭合而产生,随随S1的的断开而消失断开而消失.当当S2闭合时闭合时,S1闭合闭合,线圈线圈A产生的磁场穿过线圈产生的磁场穿过线圈B,S1断开断开,线圈线圈B中的磁场变弱中的磁场变弱,线圈线圈B中有感应电流中有感应电流,B中电流的磁场中电流的磁场继续吸引继续吸引D而起到延时的作用而起到延时的作用,所以选项所以选项A错误错误,选项选项B正确正确.若若S2断开断开,则线圈则线圈B中不能产生感应电流而起不到延时作用中不能产生感应电
15、流而起不到延时作用,所以选项所以选项C正确正确,选项选项D错误错误.答案答案:BC探究探究二对通电自感的理解二对通电自感的理解问题情境问题情境如图所示如图所示,两个灯泡两个灯泡A1和和A2的规格相同的规格相同,A1与线圈与线圈L串联后接到串联后接到电源上电源上,A2与滑动变阻器与滑动变阻器R串联后接到电源上串联后接到电源上.先闭合开关先闭合开关S,调调节电阻节电阻R,使两个灯泡的亮度相同使两个灯泡的亮度相同,再调节滑动变阻器再调节滑动变阻器R1,使它们使它们都正常发光都正常发光,然后断开开关然后断开开关.1.实验进行之前实验进行之前,为什么要调节为什么要调节R使灯泡使灯泡A1、A2的亮度相同的
16、亮度相同?答案答案:为了便于观察实验时灯泡的亮度变化情况为了便于观察实验时灯泡的亮度变化情况.2.重新闭合开关重新闭合开关S后后,观察两个灯泡的发光情况观察两个灯泡的发光情况,会发现什么现象会发现什么现象?发生这种现象的原因是什么发生这种现象的原因是什么?答案答案:现象现象:闭合开关闭合开关S后后,A2正常发光正常发光,A1慢慢变亮慢慢变亮,最后和最后和A2一样亮一样亮.原因原因:电路接通时电路接通时,电流从无到有电流从无到有,穿过穿过L的磁通量随之增加的磁通量随之增加,在在L中产中产生自感电动势阻碍磁通量生自感电动势阻碍磁通量(电流电流)的增加的增加,推迟了电流达到正常值的推迟了电流达到正常值的时间时间,所以灯泡所以灯泡A1慢慢地亮起来慢慢地亮起来.3.闭合开关闭合开关S后后,通过通过A1的感应电流的方向与原电流的方向有什么的感应电流的方向与原电流的方向有什么关系关系?产生的感应电动势在电路中起什么作用产生的感应电动势在电路中起什么作用?为了使实验现象为了使实验现象更加明显更加明显,线圈内一般要插入铁芯线圈内一般要插入铁芯,为什么为什么?答案答案:通过通过A1的感应电流的方向与原电流
